侦测新利器,科学家把重力波探测器缩小了

2015年,科学家侦测到第一个重力波,创造了历史,大部分重力波来自黑洞整合形成,少数则由中子星整合形成。为了侦测到微弱的信号,科学家不得不建造超巨型的L型结构,两臂必须拉长到将近4公里。但有些重力波是由更小事件产生,例如原初黑洞,这些理论上的黑洞是源于早期宇宙大爆炸暴涨时物质的超高密度,质量远低于现今理论的坍缩黑洞,又甚至是假想的暗物质候选粒子轴子。

LIGO所在位置的全景图,为了将LIGO完全塞进一张照片,必须使用直升机飞上高空才能拍到。

科学家表示,他们正在研究发现这些更小事件的方法,而且可能只需要1米大小的探测器,名为“悬浮传感器”(Levitated Sensor Detector,LSD)。这种探测器只需要一个稍大的桌子就可以放置,也将为重力波世界打开一扇全新大门。

首个LSD原型机的形状,将类似LIGO探测器,同样是L型,但比LIGO缩小了1千倍,两臂只会有几英尺。LIGO是利用来回反射的激光光侦测重力波事件,LSD则是关注在两臂上漂浮的粒子,这些粒子受辐射压影响而移动,当重力波事件通过时会干扰粒子的移动状态,此时LSD就会侦测到重力波通过仪器的情形。

不同重力波依赖不同程度的仪器侦测,以欧洲太空总局(ESA)为例,正在研发的激光干涉仪太空天线(LISA),则是将发射至太空常驻、可侦测到更大的超大质量黑洞吞噬恒星产生的重力波。

重力波的范围受不同程度影响,需要的仪器也不同,LSD期望能观测到频率更高的小事件。(Source:Astronomy)

LSD的发明,将填补小程度的事件,凯克基金会已赞助100万美元,计划两年内完成模型,并在发布研究结果前可运行原型机一年。LIGO的成功,证明了重力波虽然难以观测,但技术一旦成熟,就会捕捉到大量信号,科学家预期LSD也能如此。